Projeto e Aplicação de Reclosers de Alta Tensão: Focando em Sistemas de 20kV na Indonésia e Vietnã

1. Introdução

Na infraestrutura moderna de redes elétricas, os religadores de alta tensão desempenham um papel crucial na melhoria da confiabilidade e eficiência do fornecimento de energia. Isso é particularmente importante em regiões como a Indonésia, que possui uma vasta e complexa rede de distribuição de energia abrangendo numerosas ilhas, e o Vietnã, com seus sistemas costeiros de energia em desenvolvimento. O nível de tensão de 20kV, que se enquadra na faixa de média-alta tensão, é amplamente adotado em redes urbanas, fornecimento de energia industrial e certas linhas de transmissão de alta tensão, devido às suas vantagens em eficiência de transmissão de energia e custo-efetividade.

2. Função e Significado dos Religadores de Alta Tensão

Um religador de alta tensão é um equipamento de comutação inteligente usado na automação de redes de distribuição de energia. Ele tem a capacidade "autônoma" de detectar correntes de defeito, interrompê-las dentro de um determinado tempo e realizar um número especificado de religações. Quando ocorre um defeito de curto-circuito na linha, o religador opera para abrir e fechar de acordo com uma sequência e intervalo de tempo pré-determinados. Em caso de defeito permanente, após completar a sequência de operação pré-determinada e se a religação falhar, ele travará no estado de circuito aberto, isolando a seção defeituosa. Uma vez resolvido o defeito, geralmente é necessário um reset manual para liberar a trava. Para defeitos transitórios, as operações subsequentes de abertura e fechamento serão interrompidas assim que qualquer religação for bem-sucedida, e após um certo atraso, retornará ao estado inicial definido, preparando-se para o próximo possível defeito.

Na Indonésia, com sua grande rede de energia cobrindo uma ampla área, os religadores de alta tensão são essenciais para a rápida restauração do fornecimento de energia após defeitos, reduzindo o tempo de interrupção de energia e melhorando a confiabilidade geral do fornecimento de energia. Da mesma forma, nas áreas costeiras do Vietnã, onde fatores ambientais como umidade e neblina salina podem representar desafios para a rede de energia, os religadores ajudam a manter o fornecimento de energia estável.

3. Considerações de Projeto para Religadores de Alta Tensão de 20kV
3.1 Projeto de Desempenho Elétrico
3.1.1 Tensão e Corrente Nominais

Para religadores de 20kV, a tensão nominal é projetada para ser 20kV para corresponder ao nível de tensão da rede. A corrente nominal precisa ser determinada com base na corrente de carga real na seção da rede de energia onde será instalado. Em áreas industriais da Indonésia ou Vietnã com equipamentos de alta potência, pode ser necessário um religador de corrente nominal mais alta para garantir o funcionamento normal sob condições de carga pesada.

3.1.2 Capacidade de Interrupção de Defeitos

O religador deve ter capacidade suficiente de interrupção de defeitos para interromper correntes de curto-circuito de grande magnitude. Em um sistema de 20kV, as correntes de curto-circuito podem atingir vários kA. O projeto deve considerar os cenários de curto-circuito mais graves na rede local de energia, como curtos-circuitos trifásicos próximos à fonte de energia. Por exemplo, em uma típica rede de distribuição industrial de 20kV na Indonésia, a corrente de curto-circuito pode ser de cerca de 20 a 30kA, então o religador deve ser projetado para interromper tais correntes de maneira segura e confiável.

3.2 Projeto Mecânico
3.2.1 Mecanismo de Operação

O mecanismo de operação do religador deve ser altamente confiável e capaz de suportar operações frequentes. Mecanismos de operação do tipo mola ou ímã permanente são comumente utilizados. Nas condições ambientais adversas das áreas costeiras do Vietnã, um mecanismo de operação de ímã permanente bem selado e resistente à corrosão pode ser preferível. Ele pode garantir o funcionamento estável mesmo na presença de neblina salina e alta umidade, reduzindo o risco de falhas mecânicas devido à corrosão.

3.2.2 Sistema de Contatos

O sistema de contatos do religador é crucial para seu desempenho. São selecionados materiais de contato de alta qualidade com boa condutividade elétrica e propriedades anti-arco. Para religadores de 20kV, materiais como ligas de cobre-tungstênio são frequentemente usados. O design dos contatos deve garantir boa pressão de contato para minimizar a resistência de contato e prevenir o superaquecimento durante o funcionamento normal. Além disso, o sistema de contatos deve ser capaz de suportar os arcos de alta energia gerados durante as operações de interrupção de defeitos, com longa vida útil.

3.3 Projeto de Isolamento
3.3.1 Materiais de Isolamento

Em religadores de 20kV, são selecionados materiais de isolamento apropriados com base no ambiente de operação. No clima tropical da Indonésia com alta umidade, materiais com excelentes propriedades de isolamento resistente à umidade, como resina epóxi, são amplamente utilizados. O isolamento baseado em resina epóxi pode prevenir eficazmente a quebra elétrica causada pela absorção de umidade. Nas áreas costeiras do Vietnã, considerando o fator adicional de neblina salina, podem ser aplicadas revestimentos especiais anti-neblina salina aos materiais de isolamento para ainda mais melhorar seu desempenho de isolamento.

3.3.2 Estrutura de Isolamento

A estrutura de isolamento do religador é projetada para garantir distância elétrica de isolamento suficiente e suportar a tensão nominal e as sobretensões transitórias. Por exemplo, o design do isolamento entre as partes vivas e as partes aterradas deve cumprir padrões internacionais e nacionais relevantes. Na Indonésia, o design do religador deve atender aos requisitos do padrão SNI 04-0225, que especifica as distâncias mínimas de isolamento e níveis de tensão de resistência para equipamentos elétricos de alta tensão.

4. Conformidade com Padrões: IEC 60068-2-52 e SNI 04-0225
4.1 IEC 60068-2-52

O padrão IEC 60068-2-52 é relevante para religadores em termos de testes ambientais. No contexto das áreas costeiras do Vietnã, os religadores precisam atender aos requisitos deste padrão em relação à resistência à corrosão por neblina salina. Este padrão estipula métodos de teste específicos e critérios de aceitação para equipamentos expostos a ambientes de neblina salina. Por exemplo, os religadores devem passar por um período de testes de pulverização de neblina salina, e após o teste, seu desempenho elétrico e mecânico ainda deve atender aos requisitos especificados. A conformidade com este padrão garante que os religadores possam operar confiavelmente no ambiente costeiro adverso do Vietnã.

4.2 SNI 04-0225

Na Indonésia, o padrão SNI 04-0225 é de grande importância para equipamentos elétricos de alta tensão, incluindo religadores. Este padrão abrange aspectos como segurança elétrica, requisitos de isolamento e desempenho mecânico. Religadores projetados para o mercado indonésio devem atender aos requisitos de testes de resistência à tensão especificados neste padrão. Por exemplo, o isolamento do religador deve ser capaz de suportar os testes de tensão CA e CC especificados sem quebrar, garantindo a segurança de pessoal e equipamentos na rede de energia.

5. Requisitos Especiais para Religadores na Indonésia e no Vietnã

5.1 Indonésia
5.1.1 Rede de Energia Baseada em Ilhas

A rede de energia da Indonésia é caracterizada por sua vasta extensão através de numerosas ilhas. Os religadores precisam ser projetados para fácil instalação e manutenção em áreas remotas de ilhas. São preferidos religadores de tamanho compacto com sistemas de operação e controle autônomos. Esses religadores podem ser facilmente transportados para as ilhas e instalados em postes ou em pequenas subestações. Além disso, devido à capacidade de fornecimento de energia limitada em algumas ilhas, os religadores devem ser capazes de operar eficientemente com fontes auxiliares de energia de baixa potência.

5.1.2 Clima Tropical

O clima tropical da Indonésia, com temperaturas e umidade elevadas durante todo o ano, apresenta desafios ao desempenho dos religadores. O design do religador deve incorporar medidas eficazes de dissipação de calor. Por exemplo, usar materiais condutores de calor na carcaça e projetar canais de ventilação adequados para evitar o superaquecimento de componentes internos. Além disso, a seleção de materiais deve considerar sua resistência à corrosão causada pela umidade para garantir longa vida útil.

5.2 Vietnã (Áreas Costeiras)
5.2.1 Neblina Salina e Umidade

Nas áreas costeiras do Vietnã, a alta concentração de neblina salina no ar e os níveis elevados de umidade são grandes preocupações. Os religadores precisam ser altamente resistentes à corrosão por neblina salina. Como mencionado anteriormente, a conformidade com padrões como o IEC 60068-2-52 ajuda nesse sentido. Além de usar materiais resistentes à corrosão, a carcaça do religador deve ter um alto nível de proteção, como uma carcaça classificada IP68. Um religador classificado IP68 nas áreas costeiras do Vietnã pode impedir a entrada de água salgada e poeira, garantindo operação confiável mesmo nas condições mais adversas costeiras.

5.2.2 Condições de Vento Forte e Tempestades

As áreas costeiras do Vietnã também são propensas a eventos de vento forte e tempestades. Os religadores devem ser projetados para resistir a ventos fortes. Suas estruturas de instalação precisam ser robustas, e a carcaça deve ser capaz de resistir ao impacto de detritos voadores durante tempestades. Por exemplo, o religador pode ser instalado em um poste sólido com cabos de sustentação adequados, e a carcaça deve ser feita de materiais resistentes a impactos.

6. Conclusão

O projeto de religadores de alta tensão para sistemas de 20kV na Indonésia e no Vietnã, especialmente nas áreas costeiras do Vietnã, requer uma cuidadosa consideração de diversos fatores. Desde o desempenho elétrico e mecânico até o projeto de isolamento, e a conformidade com padrões internacionais e nacionais, como o IEC 60068-2-52 e o SNI 04-0225. Atender aos requisitos ambientais e de rede de energia específicos dessas regiões, como a rede de energia baseada em ilhas e o clima tropical na Indonésia, e a neblina salina, umidade e condições de vento forte nas áreas costeiras do Vietnã, é essencial para garantir a operação confiável da rede de energia. Religadores bem projetados podem significativamente melhorar a confiabilidade do fornecimento de energia, reduzir o tempo de interrupção de energia e apoiar o desenvolvimento estável da indústria de energia nessas regiões. À medida que as demandas de energia na Indonésia e no Vietnã continuam a crescer, a inovação e a melhoria contínuas no design de religadores serão cruciais para enfrentar os desafios futuros da operação da rede de energia.